Entalpi - ämnets inre energi

I en kemisk reaktion försvinner inte energi eller uppstår energi ur intet. All energi härstammar någonstansifrån. Energin kan förvandlas då den överförs och kan finnas t.ex. i form av värme, ljus, partiklarnas rörelse och i kemiska bindningar.

Entalpin beskriver den inre energin i ett ämne. Entalpin består av bindningarnas energi, partiklarnas rörelseenergi och partiklarnas arbete.

Det är omöjligt att mäta exakta värden för entalpin i specifika ämnen, men uppskattningar för dem finns. Ur kemisk synvinkel är entalpiförändringen vid en reaktion något som relativt lätt kan mätas och användas för att beskriva reaktionen.

I formler beteknas entalpi med stort H och entalpiförändring med ΔH (grekiska bokstaven delta och H). Entalpiförändringen ΔH definieras som skillnaden i entalpi mellan produkter och utgångsämnen:

ΔH = H(produkter) – H(utgångsämnen)

ΔH kan få både negativa och positiva värden beroende på reaktion.

Då ΔH < 0 friges energi och reaktionen är exoterm.

Då ΔH >0 binds energi och reaktionen är endoterm.

Aktiveringsenergi och energiprofil

Alla kemiska reaktioner kräver någon reaktionsspecifik mängd energi för att starta. Detta kallas för aktiveringsenergi och kan t.ex. vara en liten gnista. I alla reaktioner ser man ändå inte aktiveringsenergin med bara ögat. Den går att se och beräkna ifall vi har reaktionens energiprofil.

Ur energiprofilen för en kemisk reaktion går att läsa tre olika värden: Utgångsämnenas entalpi, aktiveringsenergin som krävs för att reaktionen över huvudtaget skall kunna ske samt entalpin för produkter.

För att en reaktion skall kunna ske måste partiklarna av utgångsämnen kollidera med varandra i rätt vinkel och med rätt hastighet. För att detta skall ske behövs en aktiveringsenergi. Utgångsämnena bildar ett aktiverat komplex som i bilden nedan. Det aktiverade komplexet är ett mellanting mellan utgångsämnen och produkter. I subsitutionsreaktionen nedan är kolet i reaktionen vid aktiverade komplexet bundet till både den nya gruppen och den lämnande gruppen i molekylen.

Exoterm reaktion då ΔH är negativt

Då produkternas entalpi är lägre än utgångsämnenas entalpi får entalpiförändringen ett negativt talvärde. I reaktionen blir det energi över och energin frigörs på något sätt till omgivningen, t.ex. som värme eller ljus.

Om reaktionen sker i vattenlösning, blir vattnet varmare. T.ex. då fast natriumhydroxid löses upp varmnar lösningen medan natriumhydroxiden dissocierar. Också förbränningsreaktioner är exoterma och då avges energin ofta som både ljus och värme.

I denna reaktion ser vi i energidiagrammet att utgångsämnenas entalpi är större än produkternas. Detta betyder att energi blir över och vi har en exoterm reaktion.

Endoterm reaktion då ΔH är positivt

Då reaktionsprodukternas entalpi är högre än utgångsämnenas entalpi, binder reaktionen energi. Och den energin kommer från omgivningen. Endoterma reaktioner går ofta bra att känna igen på att reaktionskärlet eller vattenlösningen svalnar.

T.ex. innehåller första hjälpväskor ofta kylpåsar som fungerar med en endoterm reaktion. De innehåller ett pulver och en liten vätskepåse. När vätskan i den inre påsen kommer i kontakt med pulvret, sker reaktionen och kylpåsen blir kall. Påsen blir kall för att kemiska reaktionen binder värme från omgivningen, i detta fall från påsens vätska.

Då produkternas energi är större än utgångsämnenas, blir entalpiförändringen positiv. Reaktionen binder energi.

Även om endoterma reaktioner kräver energi kan de ske spontant, dvs. av sig själv redan med att ämnena kommer i kontakt med varandra. Entalpiförändringarna kan inte användas för att förutspå ifall en reaktion sker eller inte.

Förstod du sidans innehåll? Testa dina kunskaper!

Förstod du vad sidan handlade om? Testa dina kunskaper om entalpi med följande sex frågor. (Svaren sparas anonymt och du får svara så många gånger du vill). Vid behov kan du öppna testet som egen sida här.